Nomenclatura: Uso dos termos Concentração e Densidade

O emprego do idioma de forma clara com nomenclatura correta é fundamental em qualquer meio de expressão. Em uma dissertação não haveria de ser diferente. Inexistem regras rígidas de composição, mas algumas diretrizes podem ser traçadas. Uma dessas regras é o uso de termos específicos em detrimento de termos mais gerais. Entretanto, a linguagem é viva e os termos adquirem matizes diferentes quando empregados em uma ou outra área do conhecimento. Em textos multidisciplinares, como o presente, essas matizes podem dificultar

73 a compreensão ou até mesmo causar alguma confusão. Para evitar isto, pretende-se salientar aqui dois conceitos: São eles: “concentração” e “densidade”. Foram eleitos porque são encontrados freqüentemente tanto nos textos da Química quanto nos textos da Física.

“Concentração” e “densidade” são conceitos básicos com uso amplamente disseminado. “Concentração” refere-se à relação entre soluto e solução ou ainda soluto e solvente, nas mais variadas formas. A concentração molal, como exemplo do primeiro caso, estabelece uma relação entre a quantidade de soluto expressa em mols e a quantidade de solvente expressa em kilogramas. A concentração simples, como exemplo do segundo caso, estabelece uma relação entre a quantidade de soluto expressa em gramas e o volume de solução.

Por outro lado, a densidade refere-se à relação entre a massa de uma entidade e o volume da mesma entidade.

Como qualquer outra grandeza, múltiplos como kilo, centi, deci, mili, nano, mega etc. são aplicáveis. No sistema internacional, a quantidade é medida em kilograma ou em mol; o volume, em metros cúbicos. Outras unidades podem ser elegíveis. O uso de mol é conveniente, mas não obrigatório. Ao invés de usar o mol, pode-se usar a quantidade numérica daquilo cuja quantidade se deseja expressar.

Há vezes em que o contexto exige o uso do termo “concentração”; noutras vezes, ao contrário exige-se “densidade”. Estes são casos típicos e dispensam explicação detalhada, como os dois exemplos a seguir.

“A concentração do ligante usada foi 0,100 mol/L”. “A densidade do seleneto de cobre puro é 7,5 g/cm3”.

Mas há também uma gama de situações em que o contexto fica difuso e é possível usar um ou outro conceito. O primeiro exemplo a seguir trata de uma mistura; o segundo, de um sólido puro. Entretanto, são legítimos os seguintes empregos:

“A densidade de gálio no silício é 1017 cm-3”.

74 O significado é tão objetivo quanto claro. O primeiro exemplo trata de uma mistura e afirma que em cada centímetro cúbico de silício há 1017 átomos de gálio. O segundo exemplo trata de uma substância pura e afirma que em cada centímetro cúbico de telureto de chumbo há 1017 portadores minoritários. O termo “densidade” está sendo empregado em uma mistura (silício e gálio)e também quanto em substância pura (telureto de chumbo). Os portadores (podem ser elétrons) não se enquadram nem como soluto nem como solvente e isso tampouco importa. O que importa é a quantificação objetiva de modo a caracterizar a grandeza. Assim, pelo mesmo motivo, são também legítimos os empregos:

“A concentração de gálio no silício é 1017 cm-3”. “A concentração de portadores minoritários é 1017 cm-3”.

“A concentração de gálio no silício é 2×10-7 mol cm-3”. “A concentração de portadores minoritários é 2×10-7 mol cm-3”.

Em outros termos, os portadores estão sendo descritos como sendo um soluto, embora eles não o sejam.

Para compreensão dos casos presente nesta dissertação há pouco a acrescentar. Entretanto, o assunto está longe de estar esgotado. O conceito de volume molar parcial é tema obrigatório na maioria dos cursos de Química. Assim, em uma mistura de água com etanol, é possível definir a densidade da água na água pura e também a densidade da água na mistura:

pura água pura água pura água V m d = e mistura na água mistura na água mistura na água V m d = .

Numérica e conceitualmente uma é diferente da outra. A diferença fica clara com um experimento muito simples: constata-se que ao misturar 10,0 mL de água com 10,0 mL de propanona obtém-se cerca de 17,0 mL de mistura. Não é possível, somente a partir destas informações descobrir quanto de volume é ocupado com a água ou com a propanona. Mas é patente que houve uma contração de pelo menos um dos componentes, portanto o aumento de densidade desse componente. Matematicamente, isso decorre que, embora

mistura na água pura

água m

m = , está claro que Váguapura ≠Váguanamistura . Por conseqüência, mistura na água pura água d d ≠ .

75 Um erro comum entre os neófitos é o emprego de porcentagem volume/volume. Porcentagem é o número de unidades em cem unidades. Uma solução de ácido sulfúrico 20% em peso (ou 20% em massa) significa que em cada 100 g de mistura há 20 g de ácido sulfúrico puro. Analogamente, uma solução de ácido sulfúrico 20% em volume significa que em cada 100 mL de mistura há 20 mL de ácido sulfúrico puro na mistura. O desavisado pode sentir-se tentado a preparar uma solução 20% em volume pela mistura de 80 mL de água pura com 20 mL de ácido sulfúrico puro, o que naturalmente está errado pelo fato das densidades antes da mistura e depois da mistura serem diferentes. Na prática, isto acaba por ser pouco importante porque as diferenças só se fazem perceber quando se trabalha com medidas muito precisas. Via de regra, a porcentagem em volume é usada em situações menos exigentes quanto à precisão e o erro passa despercebido.

Assim, não é à toa que se expressam resultados de análise elementar ou em porcentagem em peso ou em porcentagem molar. Estes têm íntima relação com a fórmula mínima. A porcentagem em volume apresenta uma relação comparativamente muito mais complexa com a fórmula mínima (ver início dos Resultados e Discussão).

É importante notar e acompanhar o desenvolvimento de conceitos (aparentemente) simples nas diversas especialidades através do emprego multidisciplinar. O emprego de “concentração” ou “densidade” é tema em andamento, pois é resultado do processo vivo da evolução da linguagem científica.

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